数据封装解封装

在数据传输过程中要遵循对等层次通信，每一层都与另一方对等层次进行通信 网络层-网络层、数据链路层-数据链路层。 而这些对等通信，并非直接进行的。而是由下层逐层封装来完成对等层交换数据，这就是我们数据的封装。 而解封装，就是上层需要与下层进行通信，于是逐层解封装至目标层进行通信。 这里的上下层就是指的网络参考模型的层次。

上面可能说的有点复杂不易于理解，可以记住下面这句话：数据发送时，从上至下逐层封装；数据接收时，从下至上逐层解封装；只有拆除外层封装，才能看到内层封装。

数据封装过程：

1. 数据从应用层发出，进入传输层
2. 在传输层会为数据打上TCP or UDP头部，里面包含了数据的源端口、目的端口，到这层的时候，数据已经被封装成了数据段。
3. 数据段从传输层发出，进入网络层，在网络层，会为数据段打上一个IP头部里面包含了数据段的源IP 、目的IP，这时候在网络层的数据段被封装成了数据包。
4. 数据包从网络层发出，进入数据链路层，在数据链路层会封装一个以太网帧头部里面包含了二层数据源MAC、目的MAC地址，这时候数据包已经被封装成了数据帧，
5. 最后，数据帧从数据链路层发出，进入物理层，在这里将由物理层将帧转换为01011二进制形式的比特流在网络进行传输。

本文以 Linux 2.6.32 版本的内核作为参考

什么是 TCP 半连接队列和全连接队列？

在 TCP 三次握手的时候，Linux 内核会维护两个队列，分别是：

• 半连接队列，也称 SYN 队列；
• 全连接队列，也称 accept 队列；

服务端收到客户端发起的 SYN 请求后，内核会把该连接存储到半连接队列，并向客户端响应 SYN+ACK，接着客户端会返回 ACK，服务端收到第三次握手的 ACK 后，这也是TCP的三次握手过程，第三次握手之后内核会把连接从半连接队列移除，然后创建新的完全的连接，并将其添加到 accept 队列，等待进程调用 accept 函数时把连接取出来。

TCP Keepalive 和 HTTP Keep-Alive 是一个东西吗？

结论：

这两个完全是两样不同东西，实现的层面也不同：

• TCP 的 Keepalive，是由 TCP 层（内核态） 实现的，称为 TCP 保活机制；主要目的是检测一个空闲的 TCP 连接是否仍然有效。
• HTTP 的 Keep-Alive，是由应用层（用户态） 实现的，称为 HTTP 长连接；目的是让一个 TCP 连接在一次 HTTP 请求/响应完成后不立即关闭，后续的 HTTP 请求可以复用这个已经建立的 TCP 连接，从而减少重复建立 TCP 连接（和可能的 TLS/SSL 握手）带来的延迟和开销，提高效率。

为什么现实中不用OSI，而是TCP/IP？

现实中使用的通信模型是TCP/IP四层而不是OSI七层，后者便于理解和学习

1. OSI模型功能和服务定义复杂，很难产品化；
2. 很多功能在多个层次重复，功能冗余
3. 各层任务分配不均匀；

OSI七层模型

• 应用层：提供数据的接口，文件、打印、消息、数据库和应用服务。
• 表示层：表示数据，处理数据、数据加密、压缩、转换。
• 会话层：维持不同程序之间的数据分离；建立、维持和终止会话。
• 传输层：端到端的连接，可靠和不可靠的传输，错误纠正。
• 网络层：提供逻辑寻址，以使路由选择。
• 数据链路层：将数据包组合为字节，字节组为帧，使用MAC地址提供介质的访问，执行差错检测，但不纠正。
• 物理层：在设备之间传输的比特流。

TCP和UDP的区别

• TCP是面向字节流、可靠、面向连接；
• UDP是面向数据报文段、不可靠、无连接；

可靠和不可靠： TCP通过一系列机制保证可靠性，而UDP是不可靠的

面向连接和无连接：TCP是面向连接的，通过连接管理机制，也就是三次握手和四次挥手实现。

UDP是面向数据包的

当用户消息通过 UDP 协议传输时，操作系统不会对消息进行拆分，所以发出去的 UDP 报文中的数据部分就是完整的消息，也就是每个 UDP 报文就是一个消息的边界，这样接收方在接收到 UDP 报文后，读一个 UDP 报文就能读取到完整的消息

重传机制

超时重传

重传机制的其中一个方式，就是在发送数据时，设定一个定时器，当超过指定的时间后，没有收到对方的 ACK 确认应答报文，就会重发该数据

超时触发重传存在的问题是，超时周期可能相对较长。

快速重传

快速重传不以时间为驱动，而是以数据驱动重传。

HTTP 基本概念

HTTP 是什么？

HTTP 是超文本传输协议，也就是HyperText Transfer Protocol。

1. 「协议」：HTTP 是一个用在计算机世界里的协议。它使用计算机能够理解的语言确立了一种计算机之间交流通信的规范（两个以上的参与者），以及相关的各种控制和错误处理方式（行为约定和规范）。
2. 「传输」：HTTP 是一个在计算机世界里专门用来在两点之间传输数据的约定和规范。
3. 「超文本」：HTTP 传输的内容是「超文本」。

「文本」在互联网早期的时候只是简单的字符文字，但现在「文本」的涵义已经可以扩展为图片、视频、压缩包等，在 HTTP 眼里这些都算作「文本」。

概述

HTTP 是超文本传输协议，信息是明文传输，存在安全风险的问题。HTTPS 则解决 HTTP 不安全的缺陷，在 TCP 和 HTTP 网络层之间加入了 SSL/TLS 安全协议，使得报文能够加密传输。

HTTP 连接建立相对简单， TCP 三次握手之后便可进行 HTTP 的报文传输。而 HTTPS 在 TCP 三次握手之后，还需进行 SSL/TLS 的握手过程，才可进入加密报文传输。

两者的默认端口不一样，HTTP 默认端口号是 80，HTTPS 默认端口号是 443。

HTTPS 协议需要向 CA（证书权威机构）申请数字证书，来保证服务器的身份是可信的。

HTTP/1.1的改进和不足

HTTP/1.1 相比 HTTP/1.0 性能上的改进：

1. 使用长连接的方式改善了 HTTP/1.0 短连接造成的性能开销。
2. 支持管道（pipeline）网络传输，只要第一个请求发出去了，不必等其回来，就可以发第二个请求出去，可以减少整体的响应时间

HTTP/1.1的不足：

1. 请求 / 响应头部（Header）纯文本格式，占用较大，首部信息越多延迟越大。
2. 每次互相发送相同的首部造成的浪费较多；
3. 服务器是按请求的顺序响应的，如果服务器响应慢，会招致客户端一直请求不到数据，也就是队头阻塞；
4. 没有请求优先级控制；
5. 请求只能从客户端开始，服务器只能被动响应。

计算机网络基础

网络分层结构

计算机网络体系大致分为三种，OSI七层模型、TCP/IP四层模型和五层模型。一般面试的时候考察比较多的是四层模型。

四层模型：应用层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。

• 应用层：为应用程序提供交互服务。在互联网中的应用层协议很多，如域名系统DNS、HTTP协议、SMTP协议等。

• 传输层：负责向两台主机进程之间的通信提供数据传输服务。传输层的协议主要有传输控制协议TCP和用户数据协议UDP。

• 网络层：选择合适的路由和交换结点，确保数据及时传送。主要包括IP协议。

• 网络接口层：在两个相邻节点之间传送数据时，数据链路层将网络层交下来的 IP 数据报组装成帧，在两个相邻节点间的链路上传送帧。